PCB -spoler i KiCad: 5 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:25

Fusion 360 -projekter »

For et par uger siden havde jeg lavet et mekanisk 7 -segmenters display, der bruger elektromagneter til at skubbe segmenterne. Projektet blev så godt modtaget, at det endda blev offentliggjort i Hackspace Magazine! Jeg modtog så mange kommentarer og forslag, at jeg var nødt til at lave en forbedret version af det. Så tak, alle sammen!

Oprindeligt havde jeg planlagt at lave mindst 3 eller 4 sådanne cifre for at vise nogle nyttige oplysninger om det. Det eneste, der forhindrede mig i at gøre det, var de strømhungrende elektromagneter. Takket være dem tegner hvert ciffer omkring 9A! Det er en del! Selvom det ikke var et problem at levere så meget strøm, men jeg vidste, at det kan være meget bedre. Men så stødte jeg på Carls FlexAR -projekt. Det er dybest set en elektromagnet på et fleksibelt printkort. Han har lavet nogle fantastiske projekter ved hjælp af det. Tjek hans arbejde! Anyways, det fik mig til at tænke på, om jeg kunne bruge de samme PCB -spoler til at skubbe/trække segmenterne. Det betyder, at jeg kunne gøre skærmen mindre og mindre strøm-sulten. Så i denne Instructable vil jeg prøve at lave et par variationer af spolerne og derefter teste dem for at se, hvilken der fungerer bedst.

Lad os komme igang!

Trin 1: Planen

Planen er at designe en test -print med et par variationer af spoler. Det vil være en trial and error metode.

Til at begynde med bruger jeg Carls fleksible aktuator som reference, som er et 2 -lags printkort med 35 omdrejninger på hvert lag.

Jeg besluttede at prøve følgende kombinationer:

• 35 omdrejninger - 2 lag
• 35 omdrejninger - 4 lag
• 40 omgange - 4 lag
• 30 omgange - 4 lag
• 30 omdrejninger - 4 lag (med et hul til kernen)
• 25 omgange - 4 lag

Nu kommer den svære del her. Hvis du har brugt KiCad, ved du måske, at KiCad ikke tillader buede kobberspor, kun lige spor! Men hvad nu hvis vi forbinder små lige segmenter på en sådan måde, at det skaber en kurve? Store. Fortsæt nu med at gøre dette i et par dage, indtil du har en komplet spole !!!

Men vent, hvis du ser på PCB -filen, som KiCad genererer, i en teksteditor, kan du se, at hvert segments position er gemt i form af x- og y -koordinater sammen med nogle andre oplysninger. Eventuelle ændringer her vil også blive afspejlet i designet. Hvad nu hvis vi kunne indtaste alle de positioner, der var nødvendige for at danne en komplet spole? Takket være Joan Spark har han skrevet et Python -script, der efter at have indtastet et par parametre spytter alle de koordinater, der er nødvendige for at danne en spole.

Carl, i en af sine videoer, har brugt Altium's Circuit Maker til at oprette sin PCB -spole, men jeg havde ikke lyst til at lære ny software. Måske senere.

Trin 2: Fremstilling af spoler i KiCad

Først placerede jeg et stik på skematikken og tilsluttede det som vist ovenfor. Denne ledning bliver en spole i PCB -layoutet.

Dernæst skal du huske nettonummeret. Den første vil være netto 0, den næste vil være netto 1, og så videre.

Åbn derefter python -scriptet ved hjælp af en passende IDE.

Vælg den sporbredde, du vil bruge. Prøv derefter at eksperimentere med sider, start radius og spore afstand. Sporafstanden skal være dobbelt sporbredden. Jo større antallet af 'sider' er, jo glattere bliver spolen. Sider = 40 fungerer bedst til de fleste spoler. Disse parametre forbliver de samme for alle spoler.

Du skal angive et par parametre som center, antal omdrejninger, kobberlag, nettonummer og vigtigst af alt rotationsretningen (spin). Mens du går fra et lag til et andet, skal retningen ændre sig for at holde strømmen i samme retning. Her repræsenterer spin = -1 med uret, mens spin = 1 repræsenterer mod uret. For eksempel, hvis det forreste kobberlag går med uret, skal det nederste kobberlag gå mod uret.

Kør scriptet, og du vil blive præsenteret for mange numre i outputvinduet. Kopier og indsæt alt i PCB -filen, og gem den.

Åbn PCB -filen i KiCad, og der er din smukke spole.

Lav endelig de resterende forbindelser til stikket, og du er færdig!

Trin 3: Bestilling af printkort

Ved designet af spoler har jeg brugt 0,13 mm tyk kobberspor til alle spolerne. Selvom JLCPCB kan lave en minimumsporbredde på 0,09 mm til 4/6 lag PCB, følte jeg ikke, at jeg skubbede det for tæt på grænsen.

Da jeg var færdig med at designe printkortet, uploadede jeg gerberfilerne til JLCPCB og bestilte printkortene.

Klik her for at downloade gerber -filerne, hvis du vil prøve det.

Trin 4: Lav testsegmenter

Jeg designede et par testsegmenter i forskellige former og størrelser i Fusion 360 og 3D -printede dem.

Da jeg har brugt 0,13 mm kobberspor til spolerne, kan den klare en maksimal strøm på 0,3A. Den elektromagnet, som jeg havde brugt i den første build, tegner op til 1,4A. Det er klart, at der vil være en betydelig reduktion i kraften, hvilket betyder, at jeg skal gøre segmenterne lette i vægt.

Jeg nedskalerede segmentet og reducerede vægtykkelsen og holdt formen den samme som før.

Jeg testede det endda med forskellige magnetstørrelser.

Trin 5: Konklusion

Jeg fandt ud af, at en spole med 4 lag og 30 omdrejninger på hvert lag sammen med en 6 x 1,5 mm neodymmagnet var tilstrækkelig til at løfte segmenterne. Jeg er meget glad for at se ideen fungere.

Så det er det for nu. Dernæst vil jeg finde ud af elektronikken til styring af segmenterne. Lad mig vide dine tanker og forslag i kommentarerne herunder.

Tak fordi du holdt fast i slutningen. Jeg håber, at I alle elsker dette projekt og lærte noget nyt i dag. Abonner på min YouTube -kanal for flere sådanne projekter.